JPS58221080A - Direct control pressure limit valve - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、弁ケーシングの中に、ばねで付勢された閉鎖
素子としての１つのボールおよびこのボールを弁座に押
しつけるばね案内棒を有し、ばね案内棒とこのボールと
の間に少なくとも３個の同一直径の減衰ボールが配置さ
れ、これらの減衰ボールが弁ケーシングの内部室を僅か
な隙′間をもって充満しているような直接制御圧力制限
弁に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention comprises a ball as a spring-loaded closing element in the valve casing and a spring guide rod that presses this ball against the valve seat, the spring guide rod and this The present invention relates to a direct control pressure limiting valve in which at least three damping balls of the same diameter are arranged between the balls, which damping balls fill the interior space of the valve casing with a small gap.

圧力制限弁は液圧系統あるいは空気圧系統において用い
られる。この圧力制限弁によって予め設定された値以上
に圧力が上昇することを防止しなければならない。ばね
で付勢された閉鎖素子としてのポールは設定された圧力
を越えた際に孔から持ち上がり、それによって圧力媒体
がポールの後方に配置された室にｉげることができる。Pressure limiting valves are used in hydraulic or pneumatic systems. This pressure limiting valve must prevent the pressure from rising above a preset value. The pole as a spring-loaded closing element lifts out of the bore when a set pressure is exceeded, so that the pressure medium can escape into a chamber arranged behind the pole.

しかし、圧力制限弁の場合、ボールが振動を生じてしま
い、激しい振動発生のもとで自由開口の上を踊ってしま
う危険がある。さらに、この振動が孔の縁を傷つけ、そ
れによって圧力制限弁を壊してしまうことがある。However, in the case of pressure limiting valves, there is a risk that the ball will vibrate and dance over the free opening under severe vibrations. Additionally, this vibration can damage the edges of the bore and thereby destroy the pressure limiting valve.

この点を考慮して、弁ケーシングの中においてばね案内
棒とボールとの間に少なくとも３個の同一直径の減衰ボ
ールが配置されているような弁も既に西ドイツ特許出願
公告第２８２６６４３号公報で提案されている。これら
の減、衰ボールは小さな隙間をもって弁ケーシングの内
部室に配置され、閉鎖ボールの軸方向の振動および半径
方向のふらつきを簡単に防止する。このことは一方では
閉鎖ボールに対する心出し作用によって、他方では弁ケ
ーシングの内壁における減衰ボールの表面摩擦によって
達せられる。即ち、加圧力の半径方向分力がそれぞれ弁
ケーシングに支持された３個の減衰ボールに生ずる。そ
の際に生ずる摩擦は閉鎖ボールの運動を相応して減衰す
る。With this in mind, a valve in which at least three damping balls of the same diameter are arranged in the valve casing between the spring guide rod and the ball has already been proposed in German Patent Application No. 2826643. has been done. These damping and damping balls are arranged in the inner chamber of the valve casing with small clearances, which simply prevents axial vibrations and radial wandering of the closing balls. This is achieved on the one hand by a centering effect on the closing ball and on the other hand by the surface friction of the damping ball on the inner wall of the valve casing. That is, a radial component of the pressing force is generated on each of the three damping balls supported on the valve casing. The resulting friction correspondingly damps the movement of the closing ball.

しかし、この圧力制限弁が圧力が上昇するにつれて太き
（なるような非常に高いヒステリシスを有していること
がわかった。さらに、圧力調整はばねの圧力に正しく比
例して行なわれない。これらの欠点の原因は減衰ボール
に生ずる表面摩擦にある。従って、圧力制限弁を開いた
後、閉鎖ボールがばねの圧力によって孔を再び閉鎖する
まで圧力はかなり減少してしまう。それによって監視す
べき系統における圧力が過度に低下してしまうことがあ
る。However, it was found that this pressure limiting valve had a very high hysteresis as the pressure increased.Furthermore, the pressure regulation was not properly proportional to the spring pressure. The cause of the drawback is the surface friction that occurs on the damping ball.Therefore, after opening the pressure limiting valve, the pressure decreases considerably until the closing ball closes the hole again under the pressure of the spring.Therefore, the pressure must be monitored. Pressure in the system may drop too much.

本発明の目的は、冒頭に述べた形式の圧力制限弁を、そ
の利点を維持しつつ、ヒステリシスがかなり除去され、
圧力調整がばねの圧力にできるだけ比例して行なわれる
よプにすることにある。It is an object of the invention to provide a pressure limiting valve of the type mentioned at the outset, which, while retaining its advantages, has a substantially eliminated hysteresis.
The object is to make the pressure adjustment as proportional as possible to the spring pressure.

本発明によれば、この目的は特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載した構成によって達成できる。According to the invention, this object is achieved by the features described in the characterizing part of claim 1.

周知の圧力制限弁の場合、減衰ボールに対するばね案内
棒における接触面は平らであり、弁ケーシングの長手軸
心に対し垂直に走っていた。この支持状態によって３諭
の減衰ボールにはケーシング壁で支持されるような非常
に高い広がり力が生じた。本発明に基づいてばね案内棒
の接触面を形成する端面な、その外周部が端面の内側部
分よりも前方に位置するように形成することによって、
半径方向に作用する広がり力は減少され、さらにこの端
面の平らな平面からの偏差に相応して変化することもで
きる。広がり力が小さくなることにより摩擦が減少し、
従ってヒステリシスもかなり除去され、圧力調整ははね
圧力に正しく比例して行なえるようになる。In the case of known pressure limiting valves, the contact surface on the spring guide rod for the damping ball was flat and ran perpendicular to the longitudinal axis of the valve casing. This support condition created very high spreading forces on the three damping balls as they were supported by the casing wall. According to the present invention, by forming the end face forming the contact surface of the spring guide rod so that its outer peripheral portion is located forward of the inner part of the end face,
The spreading force acting in the radial direction is reduced and can also vary correspondingly to the deviation of this end face from a flat plane. Friction is reduced by reducing the spreading force,
Hysteresis is thus also largely eliminated and the pressure adjustment can be made exactly proportional to the splash pressure.

本発明の一実施形態においては、端面は球欠面であるよ
うな少なくともほぼ球面状の湾曲部を有している。In one embodiment of the invention, the end face has an at least approximately spherical curve, such as a spherical cutout.

また、この端面の最小限界半径は、減衰ボールの直径と
閉鎖ボールの半径との和に相応していることが好ましい
。この限界半径において水平の広がり力はまった（生じ
ない。The minimum radius of this end face preferably corresponds to the sum of the diameter of the damping ball and the radius of the closing ball. At this critical radius, the horizontal spreading force does not occur.

本発明に基づく別の好ましい解決策は、端面が少な（と
もほぼ包絡円錐形状をしていることにある。この包絡円
錐は接触点における減衰ボールの接線を弁長手軸心を中
心として回転することによって形成される。軸方向にお
ける純粋なストローク運動の場合、この球欠面を持った
この解決策は理想的である。ただ閉鎖ボールが傾斜して
開放する場合、広がり力は円錐において幾分大きな大き
さに変わる。というのは、円錐の勾配が常に同じ大きさ
であるからであり、一方包絡円錐の場合勾配は合わされ
る。たとえば、本発明に基づく弁をパイロット弁として
使用した際に生ずるような非常に小さな開放ストローク
の場合、包絡円錐は同様になんらの困難もなしに使用で
きる。A further advantageous solution according to the invention consists in that the end face has a small (or approximately) shape of an envelope cone, which rotates about the longitudinal axis of the valve on a tangent to the damping ball at the point of contact. For pure stroke movements in the axial direction, this solution with a spherical surface is ideal.However, if the closing ball opens at an angle, the spreading force is somewhat greater in the cone. This is because the slope of the cone is always the same size, whereas in the case of an envelope cone the slopes are combined, as occurs, for example, when the valve according to the invention is used as a pilot valve. For very small opening strokes, an envelope cone can likewise be used without any difficulty.

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を原理的に説
明する。Hereinafter, the present invention will be explained in principle based on embodiments shown in the drawings.

監視すべき系統のケーシング部分の中に組み込まれた圧
力制限弁は、（一部だけを図示した）弁ケーシング１を
有し、この弁ケーシング１は片側に監視すべき圧力が作
用している弁開口２を有している。弁ケーシング１の反
対側には自由にされた圧力媒体を排出するための開口（
図示せず）がある。この排出開口への接続はばね案内棒
４にある中央貫通孔３を介して簡単に行なわれる。ばね
案内棒４は３個あるいはそれ以上の減衰ボール６に対す
る接触面として端面１０を持った直径方向拡大部５を有
している。The pressure limiting valve, which is integrated into the housing part of the system to be monitored, has a valve housing 1 (only part of which is shown), on one side of which the pressure to be monitored acts. It has an opening 2. On the opposite side of the valve casing 1 there is an opening (
(not shown). The connection to this discharge opening is simply made via a central through-hole 3 in the spring guide rod 4. The spring guide rod 4 has a diametrical enlargement 5 with an end surface 10 as a contact surface for three or more damping balls 6.

圧力室に向けられた弁開口２ば、通常状態において、閉
鎖素子としての閉鎖ボール７によって閉じられている。The valve opening 2 facing the pressure chamber is closed in the normal state by a closing ball 7 as a closing element.

相応した予圧縮を与えるためにばね８が設けられ１．こ
のばね８は片側が直径方向拡大部５の背面側に支持され
、他端が弁ケーシング１の背壁に支持されている。A spring 8 is provided to provide a corresponding precompression.1. This spring 8 is supported on one side on the back side of the diametrical enlargement 5 and on the other end on the back wall of the valve housing 1 .

３個の減衰ボール６は開放方向に対し垂直をなす平面の
中に配置されている。これらの減衰ボー／Ｉ／６は同じ
直径を有し、弁ケーシング１の内部室中において小さな
間隔を隔てて同一平面内に位置している。下側範囲にお
いて減衰ボール６は閉鎖ボール７の上側面に位置してい
る。The three damping balls 6 are arranged in a plane perpendicular to the opening direction. These damping bows /I/6 have the same diameter and are located in the same plane in the inner chamber of the valve housing 1 at a small distance. In the lower region, the damping ball 6 is located on the upper side of the closing ball 7.

この圧力制限弁は次のように作用する。This pressure limiting valve operates as follows.

監視すべき系統中の圧力が所定の圧力を越えない間は、
即ち弁開口２における所定の加圧力以上の圧力が作用し
ない間は、閉鎖素子としての閉鎖ボール７がはね８の圧
力によって弁開口２に押し付けられたままである。所定
の圧力以上の圧力が作用すると、閉鎖ボール７への加圧
力かばね圧力よりも大きくなり、閉鎖ボール７は弁座か
ら持ち上げられる。それによって、圧力媒体はばね案内
棒４にある中央貫通孔３を通って弁ケーシングの排出開
口に逃がされる。その場合、３個の減衰ボール６は閉鎖
ボール７に減衰作用および心出し作用をする。即ち、こ
れらの減衰ボール６は閉鎖ボール７を対称軸心に保持し
、減衰ボール６と弁ケーシング１の内壁との間に生ずる
表面摩擦によって開放運動を減衰する。As long as the pressure in the system to be monitored does not exceed the specified pressure,
That is, the closing ball 7 as a closing element remains pressed against the valve opening 2 by the pressure of the spring 8 as long as no pressure greater than a predetermined pressing force is applied at the valve opening 2 . When a pressure higher than a predetermined pressure is applied, the pressing force on the closing ball 7 becomes greater than the spring pressure, and the closing ball 7 is lifted from the valve seat. The pressure medium is thereby allowed to escape through the central through-hole 3 in the spring guide rod 4 to the discharge opening in the valve housing. In that case, the three damping balls 6 have a damping and centering effect on the closing ball 7. These damping balls 6 thus hold the closing ball 7 in the axis of symmetry and damp the opening movement by means of the surface friction occurring between the damping ball 6 and the inner wall of the valve casing 1.

周知の圧力制限弁の場合、ばね案内棒４の端面即ち減衰
ボール６に対する接触面は平らになっており、詳しくは
長手軸心に対し直角に形成されていた。この接触面は第
１図において破線９で示しである。本発明の場合、この
周知の圧力制限弁と異なって、圧力側弁開口２に近い方
の端面１０は、その外周部１１が弁ケーシング１にある
弁開口２に関し端面１０の内側部分よりもさらに手前に
位置しているように形成されている。このことは第１図
６　　　　から明らかなように、端面１０が包絡球面と
して球欠面を形成していることによって達成される。こ
の球面形状は球の半径に応じて減衰ボール６の水平の広
がり力を減少する。このことは第１図に示したベクトル
を参照して以下に説明する。In the case of known pressure limiting valves, the end face of the spring guide rod 4, i.e. the contact surface with respect to the damping ball 6, was flat, in particular perpendicular to the longitudinal axis. This contact surface is indicated by the dashed line 9 in FIG. In contrast to this known pressure-limiting valve, in the case of the invention, the end face 10 which is closer to the pressure-side valve opening 2 has its outer periphery 11 further in relation to the valve opening 2 in the valve casing 1 than the inner part of the end face 10. It is shaped so that it appears to be in the foreground. As is clear from FIG. 1, this is achieved by the fact that the end face 10 forms a truncated spherical surface as an enveloped spherical surface. This spherical shape reduces the horizontal spreading force of the damping ball 6 depending on the radius of the sphere. This will be explained below with reference to the vectors shown in FIG.

矢印１２で示した垂直の開放力Ｆｖは力の三角形を形成
した状態において３つの同じ大きさの力Ｆｋに分割され
る。これらの力Ｆｋは閉鎖ボール７の中心点からそれぞ
れ減衰ボール６の中心点を通って伝達される力である。The vertical opening force Fv shown by arrow 12 is divided into three equally large forces Fk forming a force triangle. These forces Fk are forces transmitted from the center point of the closure ball 7 through the center point of the damping ball 6, respectively.

力Ｆｋは線１３と１４′で示し、この場合線１４′は力
の三角形を閉じるために普通に線１４を平行移動するこ
とによって形成される。力Ｆｋはばね案内棒４の端面１
０および摩擦力を介してさらに導かれる。力の三角形を
形成するために、線１３は線１３′として減衰ボール６
の中心点Ｍ１に投影されている。The force Fk is shown by lines 13 and 14', where line 14' is formed by translating line 14 in the usual way to close the force triangle. The force Fk is applied to the end face 1 of the spring guide rod 4
0 and further guided through frictional forces. To form a force triangle, line 13 is connected to damping ball 6 as line 13'.
is projected onto the center point M1.

次に、比較対照するために従来の圧力制限弁における力
の分力について説明する。従来技術における減衰ボール
６と平らな端面９との接点は点Ｂ。Next, for comparison and contrast, the components of force in a conventional pressure limiting valve will be explained. The point of contact between the damping ball 6 and the flat end surface 9 in the prior art is point B.

にある。このことによって力Ｆｋは破線１５で示した水
平の力Ｆｈに分割される。力Ｆｋの垂直分力は点Ｂ。を
通って垂直方向に伝達され、その大きさは破線１６で示
しである。図示した実施例においてこの水平分力Ｆｈは
開放力Ｆｖの３６％である。It is in. This divides the force Fk into a horizontal force Fh, indicated by the dashed line 15. The vertical component of force Fk is at point B. , the magnitude of which is indicated by the dashed line 16. In the example shown, this horizontal force component Fh is 36% of the opening force Fv.

球欠面としての端面１０を持った図示した実施例の場合
、その球欠面は線１７で示した半径を有している。減衰
ボール６と端面１０との接点は点Ｂ１にある。線１７を
力の作用線Ｆｋ　（線１３′）の先端を通って普通に平
行移動することによって線１７′が生ずる。この力の三
角形から生ずる水平分力Ｆｈは力Ｆｖ（７）２２％だけ
となり、線１８で示しである。In the illustrated embodiment with end face 10 as a spherical surface, the spherical surface has a radius indicated by line 17. The contact point between the damping ball 6 and the end face 10 is at point B1. A normal translation of line 17 through the tip of the line of action Fk (line 13') of force results in line 17'. The horizontal component Fh resulting from this force triangle is only 22% of the force Fv(7), as shown by line 18.

力の三角形を考慮した場合、端面１０に対する最も小さ
な限界半径も理解できる。この最小の限界半径は減衰ボ
ール６の直径と閉鎖ボール７の半径との和に相応してい
る。この場合、球欠面の半径は閉鎖ボール７の中心点Ｍ
。を通り、ばね案内棒４の端面１０との接点は点Ｂ２に
ある。明らかなよ’５にそれによって力Ｆｋは水平分力
を生ずることなしに直接ばね案内棒４に伝達される。理
論的に球欠面の半径をさらに小さくすると、減衰ボール
６は内側に移動される。If we consider the force triangle, the smallest critical radius for the end face 10 can also be understood. This minimum critical radius corresponds to the diameter of the damping ball 6 plus the radius of the closing ball 7. In this case, the radius of the spherical cutout is the center point M of the closed ball 7
. , and the point of contact with the end surface 10 of the spring guide rod 4 is at point B2. As is clear '5, the force Fk is thereby transmitted directly to the spring guide rod 4 without creating a horizontal force component. Theoretically, if the radius of the spherical cutout surface is further reduced, the damping ball 6 is moved inward.

球欠面の選択した半径に相応して広がり力ないし水平分
力Ｆｎのパーセントも選択でき、それによって特別な使
用状態に合わせることができる。Corresponding to the chosen radius of the spherical cutout, the percentage of the spread force or horizontal force Fn can also be selected and thus adapted to the particular application situation.

特に必要な広がり力は克服しなければならない流量によ
って左右される。実験によって、たＥえは流量が１：３
＃／ｍｉｎ　で圧力が約２００バールまでの場合、３％
の広がり力で十分であることが確認できた０ 摩擦力の高さに対し勿論弁ケーシング１の内壁の表面粗
さも関係するが、このことは相応して考慮することもで
きる。In particular, the required spreading force depends on the flow rate that has to be overcome. Experiments have shown that the flow rate is 1:3.
#/min 3% for pressures up to approx. 200 bar
It has been confirmed that a spreading force of 0 is sufficient.Of course, the surface roughness of the inner wall of the valve casing 1 also plays a role in the height of the frictional force, but this can also be taken into account accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明に基づく圧力制限弁の縦断面図（第２図
におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図）、第２図は第１図にお
ける圧力制限弁の横断面図である。 １：弁クーシング、２：弁開口、３：貫通孔、４：ばね
案内棒、５：直径方向拡大部、６：減衰ボール、７二閉
鎖ボール、８：ばね、１０：端面、１１：直径方向拡大
部の外周部。FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a pressure limiting valve according to the present invention (a cross-sectional view taken along line II in FIG. 2), and FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure limiting valve in FIG. 1. 1: Valve Cousing, 2: Valve Opening, 3: Through Hole, 4: Spring Guide Rod, 5: Diametrically Enlarged Part, 6: Damping Ball, 7 Closing Ball, 8: Spring, 10: End Face, 11: Diametrically The outer periphery of the enlarged part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １）弁ケーシングの中に、ばねで付勢された閉鎖素子と
しての１つのボールおよびこのボールを弁座に押しつけ
るばね案内棒を有し、ばね案内棒とこのボールとの間に
少な（とも３個の同一直径の減衰ボールが配置され、こ
れらの減衰ボールが弁ケーシングの内部室を僅かな隙間
をもって充満しているような直接制御圧力制限弁におい
て、減衰ボール（６）が接するばね案内棒（４）の端面
（１０）の外周部（１１）が、弁ケーシング（１）の圧
力側弁開口（２）に関して端面（１のの内側部分よりも
前方に突出していることをｉ徴とする直接制御圧力制限
弁。 ２）端面（１０）が少な（ともほぼ球面状の湾曲部を有
していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の圧力制限弁。 ３）端面（１０）が球欠面を形成していることを特徴と
する特許請求の範囲第２項に記載の圧力制限弁。 ４）端面（１０）の最小の限界半径が減衰ボール（６）
の直径と閉鎖ボール（７）の半径との和に相応している
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項に
記載の圧力制限弁。 ５）端面（１０）が少なくともはぼ包絡円錐形状を有し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
圧力制限弁。[Claims] 1) In the valve casing there is a ball as a spring-biased closing element and a spring guide rod that presses this ball against the valve seat, and the spring guide rod and this ball are connected together. In direct control pressure limiting valves in which a few damping balls (all three of the same diameter) are arranged between them, which fill the internal chamber of the valve casing with a small gap, the damping balls (6) The outer periphery (11) of the end surface (10) of the spring guide rod (4) that comes into contact with the spring guide rod (4) protrudes more forward than the inner part of the end surface (1) with respect to the pressure side valve opening (2) of the valve casing (1). 2) A pressure limiting valve according to claim 1, characterized in that the end face (10) has a small (approximately spherical) curvature. 3) The pressure limiting valve according to claim 2, characterized in that the end face (10) forms a spherical cutout. 4) The minimum critical radius of the end face (10) is a damping ball ( 6)
4. Pressure-limiting valve according to claim 2, characterized in that it corresponds to the diameter of the closing ball (7) plus the radius of the closing ball (7). 5) Pressure limiting valve according to claim 1, characterized in that the end face (10) has at least the shape of a conical envelope.